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Noch Fragen? +49 9253 91125 Thermische Eigenschaften Speckstein hat herausragende thermische Eigenschaften gegenüber vielen anderen Gesteinen und Baumaterialien. Um die Vorzüge des Specksteins als Baumaterial und Verkleidung für Kamine und Kaminöfen zu veranschaulichen, sind einige Kennzahlen der Wärmelehre heranzuziehen. Was ist Wärme? Atome und Moleküle von Körpern besitzen eine Eigenbewegung und zittern, flattern und vibrieren. Dabei geben sie Energie ab. Temperatur ist das Maß für Stärke dieser Eigenbewegung und damit für die dadurch erzeugte Energie. Je stärker sich die Teilchen bewegen, desto größer die freiwerdende Energie, desto höher die Temperatur. Nur am absoluten Nullpunkt von – 273, 15°C bewegen sich die Teilchen nicht mehr. Spezifische Wärmekapazität Als spezifische Wärmekapazität c bezeichnet man die Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur des Baumaterials um 1 Kelvin zu erhöhen. Sie ist eine Stoffkonstante mit der Einheit J / (kg ∙ K). Je größer die spezifische Wärmekapazität eines Baustoffes ist, desto langsamer erwärmt er sich und desto besser puffert er Temperaturspitzen ab.
In diesem Fall stellt die spezifische Wärmekapazität den Zusammenhang zwischen einer Wärmeabfuhr und der resultierenden Temperaturerniedrigung her. Zeitlicher Verlauf der Temperatur bei Erwärmung Stoffe mit großen Wärmekapazitäten ändern ihre Temperatur bei Wärmezufuhr oder Wärmeabfuhr also nicht so stark wie Stoffe mit geringen Wärmekapazitäten. Dies wird nach Umstellen von Gleichung (\ref{q}) nach der Temperaturänderung auch direkt ersichtlich: \begin{align} & \boxed{\Delta T = \frac{Q}{c \cdot m}} \\[5px] \end{align} Führt man einem Stoff nicht einmalig Wärme zu, sondern kontinuierlich, dann wird sich auch die Temperatur permanent erhöhen (sofern keine Aggregatzustandsänderung eintritt). Wie schnell die Temperatur dabei ansteigt, hängt von der spezifischen Wärmekapazität ab. Bei Stoffen mit geringen Wärmekapazitäten steigt die Temperatur relativ schnell an, da relativ wenig Wärme benötigt wird, um eine bestimmte Temperaturänderung zu erzielen. Im Gegensatz hierzu nimmt bei Stoffen mit großen Wärmekapazitäten die Temperatur nur relativ langsam zu, da insgesamt mehr Wärme benötigt wird, bis eine bestimmte Temperaturänderung erreicht ist.
Mehr Informationen hierzu finden sich im Artikel Spezifische Wärmekapazität von Gasen (bei konstantem Druck bzw. Volumen).
Nur eine Frage: Was bedeutet genau Wärmekapazität im Bezug auf Wasser? eine hohe Wärmekapazität heißt, dass in diesem Fall Wasser die Wärme besser speichert oder aufnimmt?? Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet Jeder Stoff hat seine eigene Wärmekapazität. Die Wärmekapazität von einem Stoff ändert sich nicht, also es gibt kein Wasser, das eine andere Wärmekapazität hat als ein anderes Wasser. Wärmekapazität beschreibt die Energie, die man in einen Stoff stecken muss, um den Stoff um ein Grad zu erwärmen. Jetzt kann man noch unterscheiden, worauf man diese Energie bezieht. Wenn man darüber spricht, wie viel Energie man braucht, um 1 kg von einem Stoff um 1 Grad zu erwärmen, dann redet man von der spezifischen Wärmekapazität. Wenn man darüber spricht, wie viel Energie man braucht, um 1 mol von einem Stoff um 1 Grad zu erwärmen, dann redet man von der molaren Wärmekapazität. Beispiel: Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von 4200 J/K*kg. Um 1 kg Wasser um 1 Kelvin (also 1 Grad) zu erhöhen, braucht also 4200 Joule (Einheit für Energie).
1 kg Wasser muss so eine Energie von ca. 4190 Joule zugeführt werden, um die Wassertemperatur um \(1\, \rm{K}\) oder \(1\, ^{\circ}\rm{C}\) zu erhöhen. Die große spezifische Wärmekapazität von Wasser hat eine wichtige Bedeutung für das Klima unserer Erde. Das Meer speichert im Sommer infolge seiner hohen spezifischen Wärmekapazität bedeutende Energiemengen, ohne sich dabei stark zu erwärmen. Diese Energie wird im Winter wieder abgegeben. Das Klima am Meer ist daher das ganze Jahr über relativ ausgeglichen, und es treten nur geringe Temperaturunterschiede auf. In Gegenden, die weiter vom Meer entfernt sind (Mitte der Kontinente), fallen die Temperaturunterschiede wesentlich größer aus als in meernahen Gegenden (→ Kontinentalklima).
Mehr Informationen, speziell zur spezifischen Wärmekapazität von Wasser, finden sich im verlinkten Artikel. Zu Nutze macht man sich die hohe spezifische Wärmekapazität des Wassers bspw. in Zentralheizungen. So senkt sich die Temperatur des im Heizkörpersystem befindlichen Wassers trotz Wärmeabgabe an die Umgebung nur in geringem Maße – die Heizwirkung hält relativ lange an und erwärmt die umgebende Luft. Die Luft erwärmt sich aufgrund ihrer relativ geringen spezifischen Wärmekapazität von 1 kJ/(kg⋅K) wesentlich stärker. Die Temperatur der Luft nimmt also stärker zu als die Temperatur des Wassers dabei abnimmt (gleiche Masse vorausgesetzt)! Auch beim Baden in der Badewanne zeigt sich der große Vorteil der hohen spezifischen Wärmekapazität des Wassers, da es somit für relativ lange Zeit warm bleibt. Ebenfalls wird die besondere Eigenschaft des Wassers mit seiner hohen spezifischen Wärmekapazität für Wasserkühlungen genutzt – das kalte Wasser erwärmt sich trotz Wärmezufuhr nicht so stark und behält somit für relativ lange Zeit seine Kühlwirkung.
Sie beeinflusst also unmittelbar die Behaglichkeit und das Klima in Räumen. Material spez. Wärmekapazität Stahl 0, 4 Kies 0, 84 Glaswolle Kalksandstein 0, 88 Marmor, Granit, Basalt 0, 9 Aluminium Vollziegel 0, 92 Ziegel Asphalt Sandstein 0, 93 Stahlbeton 0, 96 Speckstein 0, 98 Schamottsteine 1 Lehm Betonhohlblockstein Luft Leichtbeton (Bims) 1, 05 EPS-Dämmstoff 1, 38 Eiche 2, 39 Kiefer 2, 72 Wasser bei 15 °C 4, 19 Kork 106 An dieser Aufstellung erkennt man, dass Speckstein im Vergleich zu anderen Natursteinen (Marmor, Granit, Sandstein) eine höhere spezifische Wärmekapizität aufweist, sich also langsamer als diese erwärmt und damit Temperaturspitzen ausgleicht. Die Temperatur im zu heizenden Raum ändert sich langsamer und schafft somit Behaglichkeit. Wärmespeicherzahl Anhand obiger Auflistung stellt sich die Frage, welchen Vorteil Speckstein dann z. B. gegenüber Beton und Bims hat. Beide haben eine ähnliche oder sogar größere spezifische Wärmekapazität. Die Antwort liegt in der Eigenschaft, Wärme auch speichern zu können.